实验室张洋工程师在《Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology》期刊发表全新世北黄海泥质区有机碳埋藏的研究成果
发布人：丁文雁
发布时间：2024-08-18
浏览次数：79
近日，国际地学TOP期刊《Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology》[IF=2.6]发表了题为“Different pacemakers of marine organic carbon burial in the North Yellow Sea from the early to late Holocene”的研究成果。该成果由中国海洋大学深海圈层与地球系统前沿科学中心、海底科学与探测技术教育部重点实验室张洋工程师（第一作者）、海洋地球科学学院吴晓副教授（通讯作者）等合作完成。
陆架边缘海在全球碳循环中发挥着重要作用。虽然边缘海只占全球海洋面积的8%，但其中埋藏的沉积有机碳约占全球的80%，相当于海洋CO2净吸收量的20%左右。因此，深入研究陆架边缘海地区沉积有机碳的来源、输入及其对全球气候变化的响应关系具有重要意义。北黄海地区是西太平洋边缘重要的半封闭陆架浅海，平均水深40m，全新世以来经历了海陆变迁、海平面升降等复杂的沉积演化过程，是研究碳循环和气候演化的良好靶区。但目前针对北黄海地区有机碳埋藏及其对气候变化（东亚季风，ENSO）和人类活动干预的响应还缺乏相关研究。
图1 研究区区域概况图。W03为本研究所用柱状样。KC:黑潮；TWC:台湾暖流；YSWC:黄海暖流；YSCC:黄海沿岸流；SPCC:山东半岛沿岸流；NJCC:苏北沿岸流。
本研究利用位于北黄海泥质区的W03柱状样（图1），基于总有机碳相关指标（总有机碳含量TOC，有机碳同位素δ13C，总有机氮含量TN及海源生物标志物等），探讨了全新世以来北黄海泥质区有机碳的埋藏演化历史及其与气候变化和人类活动的响应关系。研究发现，早全新世时，北黄海地区有机碳含量的增加与快速的海平面上升密切相关（图2a，b），海平面的上升减少了陆架出露时间，缩短了有机碳与氧气的接触时间（抑制有机碳的降解），从而导致有机碳含量的增加。大约9.2 kyr BP之前，黄河入海口位于现今渤海海峡附近，在这种情况下，黄河沉积物会近距离直接输入到研究区，进一步导致有机碳含量的增加。中全新世时，前人基于有孔虫丰度和海表温度梯度指标发现，黑潮在这一时期较为强盛（图3d,e）。而作为黑潮的重要分支，黄海暖流继承了黑潮高温高盐的特征，高温高盐水体的入侵会导致海洋初级生产力的升高，从而促进有机碳的埋藏。值得注意的是，7.0 kyr BP ~3.0 kyr BP时, 黄土高原超过40%的被森林灌木所覆盖。尽管这一时期，石笋δ18O记录的降水量增加（图3c），但较高的植被覆盖率会导致土壤侵蚀速率降低，因此，黄河输入到研究区的陆源物质减少，从而导致有机碳含量相对较低。晚全新世以来，ENSO事件的频繁发生及东亚冬季风的增强（图3a,b），会使沿岸流增强，从而使得更多的陆源有机碳东向搬运到研究区沉积埋藏（图3h）。前人的研究发现，ENSO事件的发生会导致黄河流域降水量和洪水频率的增加，也会导致河流输送的陆源有机碳增加。此外，晚全新世黄河流域人类活动的加剧，也可能通过改变植被覆盖率来影响陆源有机碳对北黄海地区的输运。
综上，北黄海地区有机碳的输运和埋藏在全新世不同时期受到不同驱动因素的影响。早全新世时，海平面的变化对有机碳的埋藏起到主导因素；中全新世时，黑潮和黄海暖流的增强，会使得更多高温高盐水体进入研究区，促进海洋初级生产力和有机碳埋藏；晚全新世时，ENSO事件的频繁发生和东亚冬季风的强盛会通过改变沿岸流的强弱来影响有机碳的埋藏。此外，人类活动加剧所带来的植被覆盖率演化，也会导致北黄海泥质区陆源有机碳输入的变化。
图2 早全新世古气候指标对比（a）海平面变化；（b）W03有机碳含量；（c）W03有机碳碳同位素；（d）东亚冬季风指标；（e）Core M7-4 Sr/Ba比值；（f）北黄海地区海表温度SST（基于长链不饱和烯酮重建）
图3 古气候指标对比（a）ENSO频率；（b）东亚冬季风指标；（c）石笋δ18O记录；（d）SST温差（core 255和B-3GC）；（e）有孔虫丰度指标；（f）Core W03长链烯酮含量; （g）Core YS-A 木质素含量；（h）Core W03有机碳含量；（i）Core C05 生物硅指标
Yang Zhang., Houjie Wang., Limin Hu., Lei Xing., Guangxue Li., Xiao Wu., 2024. Different pacemakers of marine organic carbon burial in the North Yellow Sea from the early to late Holocene, Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 652, 112408.
文章链接：https://doi.org/10.1016/j.palaeo.2024.112408
